以金剛石磨料為原料，分別用金屬粉、樹脂粉、陶瓷和電鍍金屬作結合劑，製成的中央有通孔的圓形固結磨具稱作金剛石砂輪(合金砂輪）。
基本介紹
- 中文名：金剛石砂輪
- 外文名：diamond grinding wheel
- 原料：金剛石磨料
- 結構：工作層、基體、過渡層三部分組成
- 用途：普通磨具難於加工低鐵含量金屬
- 所屬學科：機械工程
結構,特性,分類,用途,新發展,單層釺焊金剛石砂輪,使用注意事項,側面磨削問題,正面操作問題,用力操作問題,共同操作問題,更換注意事項,磨損問題,有效期問題,質地問題,
結構
金剛石砂輪在結構上與普通磨料砂輪有所不同，一般的是由金剛石磨料層、過渡層與基體組成。
工作層又稱金剛石層，由磨料、結合劑和填料組成，是砂輪的工作部分。過渡層又稱非金剛石層，由結合劑、金屬粉和填料組成，是將金剛石層牢固地連線在基體上的部分。
基體，用於承接磨料層，並在使用時用法蘭盤牢固地夾持在磨床主軸上。一般金屬結合劑製品選用鋼材、合金鋼粉作基體；樹脂結合劑選用鋁合金、電木作基體。由鋁、鋼或電木加工而成，起支承工作層和裝卡磨具的作用。砂輪成型質量的好壞和使用精度的高低都與基體有很大關係。
特性
金剛石砂輪是屬於超硬磨粒砂輪，與普通磨料砂輪相比，具有非常明顯的特點和優勢：
2、金剛石具有高的抗磨性，砂輪磨損較小，使用時間就越長，在磨削加工中，金剛石磨粒的尺寸、形狀和形貌變化小，這樣更適合高精密的加工，且生產效率高，金剛石砂輪是可以同時滿足高效和精密加工的工具。
3、修銳後的金剛石砂輪能夠保持磨粒長時間的微刃性，良好的切削性能保證了磨削過程中較小的磨削力，從而降低了磨削功率，節約了能量。
4、金剛石的導熱性非常好，有利於熱量的疏散，避免工件燒傷、裂紋及掉塊等現象，大大提高了工件表面加工的質量。
分類
金剛石砂輪按結合劑可分為：樹脂結合劑金剛石砂輪；陶瓷結合劑金剛石砂輪；金屬結合劑金剛石砂輪（青銅結合劑金剛石砂輪）
金剛石砂輪按生產工藝可分為：燒結式金剛石砂輪（樹脂結合劑金剛石砂輪；陶瓷結合劑金剛石砂輪；金屬結合劑金剛石砂輪）；電鍍金剛石砂輪；釺焊金剛石砂輪。
金剛石砂輪按磨削方式可分為：磨鑽石用金剛石砂輪；磨硬質合金用金剛石砂輪（金剛石刀磨砂輪）;磨金剛石複合片用金剛石砂輪；無芯磨床用無心磨金剛石砂輪；磨陶瓷製品用金剛石砂輪；切割用金剛石砂輪（也被稱為金剛石切割片）；金剛石鋸片。
金剛石砂輪按外觀或形狀可分為：平行砂輪；筒形砂輪；杯形砂輪；碗形砂輪；碟形砂輪；磨邊砂輪；磨盤等。
用途
由於金剛石磨料所具有的特性和優勢，使金剛石砂輪成為玻璃、陶瓷、寶石、石材等硬脆材料及硬質合金磨削加工的理想首選工具。隨著時代的進步，科學的發展，社會的需要，新型材料的研製，磨削加工向高質量、高精度、高效率、自動化方向不斷發展，金剛石砂輪起的作用越來越明顯，金屬結合劑金剛石砂輪對磨粒的把持強度高，壽命長，磨耗少，使的金剛石砂輪在高速和超高速高效高精度磨削加工中充分發揮其耐磨性切削能力強的特點，尤其在硬脆難加工材料更顯其明顯優勢，套用廣泛。 金剛石砂輪在工業各部門各領域幾乎都有套用，航空航天、模具製造業、半導體製造業、光學加工製造業等。目前，陶瓷材料、光學材料、航空發動機渦輪葉片、矽片製品等都多用金剛石砂輪磨削。
新發展
金剛石砂輪是磨削硬質合金、玻璃、陶瓷、寶石等高硬脆材料特效工具。近幾年來，隨著高速磨削超精密磨削技術迅速發展，對砂輪提出了更高要求，陶瓷樹脂結合劑砂輪已不能滿足生產需要，金屬結合劑砂輪因其結合強度高、成型性好、使用壽命長等顯著特性而生產得到了廣泛套用。 金屬結合劑金剛石砂輪按製造方式不同主要有有燒結、電鍍兩種類型。為了充分發揮超硬磨料作用，國外從20世紀90年代初開始用高溫釺焊工藝開發一種新型砂輪，即單層高溫釺焊超硬磨料砂輪，目前國內這種砂輪還處於研製開發階段。
陶瓷金剛石砂輪 陶瓷結合劑金剛石砂輪具有金剛石和陶瓷結合劑的共同特點，與普通剛玉、碳化矽砂輪相比，它的磨削力強，磨削時溫度比較低，砂輪磨損比較小;可以適應各種冷卻液的作用;磨削時砂輪的形狀保持性好，磨出工件的精度高;砂輪內有較多的氣孔，磨削時有利於排屑和散熱，不易堵塞、不易燒傷工件;砂輪的自銳性比較好，修整間隔的時間長，修整比較容易。因此陶瓷結合劑金剛石砂輪在國外一些已開發國家的使用日益增多。
燒結型金剛石砂輪
燒結型金屬結合劑砂輪多以青銅等金屬作為結合劑，用高溫燒結法製造，其結合強度高，成型性好，耐高溫，導熱性耐磨性好，使用壽命長，可承受較大負荷。因砂輪燒結過程不可避免地存著收縮及變形，所以使用前必須對砂輪進行整形，但砂輪修整比較困難。現生產常用砂輪對滾整形方法不僅修整時費時費力，而且修整過程金剛石顆粒脫落較多，修整砂輪本身消耗很大，整形精度較低。
燒結型金剛石砂輪
燒結型金剛石砂輪近幾年來各國學者相繼開展了套用特種加工方法修整金屬結合劑金剛石砂輪研究工作，主要有電解修整法、電火花修整法複合修整法等。電解修整法速度快，但整形精度不高；電火花修整法整形精度高，既可整形又可修銳，但整形速度較慢；複合修整法有電解電火花複合修整法、機械化學複合修整法等，修整效果較好，但系統較複雜，因此燒結型金剛石砂輪修整問題仍然沒有得到很好解決。
此外，由於砂輪製造工藝決定了其表面形貌隨機，各磨粒幾何形狀、分布及切削刃所處高度不一致，因此磨削時只有少數較高切削刃切到工件，限制了磨削質量磨削效率進一步提高。
電鍍金剛石砂輪優點：
①電鍍工藝簡單，投資少，製造方便；
②無需修整，使用方便；
③單層結構決定了它可以達到很高工作速度，現國外已高達250～300m/s；
④雖然只有單層金剛石，但仍有足夠壽命；
⑤對於精度要求較高滾輪砂輪，電鍍唯一製造方法。正由於這些優勢，電鍍砂輪高速、超高速磨削占據著無可爭議主導地位。電鍍金剛石砂輪存缺陷：鍍層金屬與基體及磨料結合面上並不存牢固化學冶金結合，磨料實際上只被機械包埋鑲嵌鍍層金屬，因而把持力小，金剛石顆粒負荷較重高效磨削易脫落(或鍍層成片剝落)而導致整體失效；為增加把持力就必須增加鍍層厚度，其結果磨粒裸露高度容屑空間減小，砂輪容易發生堵塞，散熱效果差，工件表面容易發生燒傷。目前國內電鍍砂輪製造尚未實現按加工條件要求而最佳化設計出砂輪最佳地貌，單層電鍍金剛石砂輪這些固有弊端必然會大大限制它高效磨削套用。
單層釺焊金剛石砂輪
單層釺焊金剛石砂輪是一種新型的超硬磨粒砂輪，利用釺焊技術，實現金剛石磨粒、釺料結合劑和金屬基體界面化學冶金結合，從根本上打破了傳統砂輪結合劑對磨粒物理包裹的束縛，提高了釺焊金剛石砂輪磨粒把持強度，釺料結合劑的爬升高度維持在 20%~30%即可實現對磨粒的高強度結合，足以滿足砂輪在大負荷的高速或超高速高效磨削過程。金剛石砂輪磨粒出露度高達 70%~80%，使砂輪變的更鋒利，切削性能大大提升，磨削過程產生的磨削力、磨削溫度、磨削功率和磨削比能大大降低，極大地提高了加工效率及釺焊砂輪的壽命。釺焊砂輪的容屑空間更加充足，不易堵塞，避免了切屑對工件的損傷，同時容屑空間可以容納更多的冷卻液，有效降低磨削工件溫度，避免燒傷等現象。
使用注意事項
金剛石砂輪使用過程中的注意事項。
側面磨削問題
在砂輪機的日常使用中，我們常常可以發現有的操作者不分砂輪機的種類、不分砂輪的種類，隨意地就使用砂輪的側面進行磨削，這是嚴重違反安全操作規程的違章操作行為。按規程用圓周表面做工作面的砂輪不宜使用側面進行磨削，這種砂輪的徑向強度較大，軸向強度很小，操作者用力過大時會造成砂輪破碎，甚至傷人，在實際的使用過程中應禁止這種行為。
正面操作問題
在日常的使用中，許多操作者總習慣正對著砂輪進行操作，原因是這個方向上能用上勁，其實這種行為是砂輪機操作中應特別禁止的行為。按操作規程，使用砂輪機磨削工件時，操作者應站在砂輪的側面，不得在砂輪的正面進行操作，以免砂輪出故障時，砂輪飛出或砂輪破碎飛出傷人。
用力操作問題
在砂輪機的使用時，有些操作者，尤其是年青的操作者，為求磨削的速度快，用力過大過猛，這是一種極不安全的操作行為。任何砂輪的平身都有一定的強度，這樣做很可能會造成砂輪的破碎，甚至是飛出傷人，也是一種應禁止的行為。
共同操作問題
在實際的日常操作中，也有這樣的情況發生，有人為趕生產任務、搶工作時間，兩人共用一台砂輪機同時操作，這是一種嚴重的違章操作行為，應嚴格禁止。一台砂輪機不夠用的時候，可以採用添加砂輪機的辦法解決，絕對不允許同時共用一台砂輪機。
更換注意事項
金剛石砂輪更換過程中的注意事項。
磨損問題
任何砂輪都有它的一定的使用磨損要求，磨損情況達到一定的程度就必須重新更換新的砂輪。不能為了節約材料，就超磨損要求使用，這是一種極不安全的違章行為。一般規定，當砂輪磨損到直徑比卡盤直徑大10mm時就應更換新砂輪。
有效期問題
從庫房領出的新砂輪不一定是合格的砂輪，甚至從廠家買進的新砂輪也不一定是合格的砂輪。任何砂輪都有它一定的有效期限，在有效期限內使用，它是合格砂輪；超過有效期使用，就不一定是合格的砂輪。規程規定“砂輪應在有效期內使用，樹脂和橡膠結合劑砂輪存貯一年後必須經迴轉試驗，合格者方可使用”。
質地問題
在使用過程中，如果發現砂輪局部出現裂紋，應立即停止使用，重新更換新的砂輪，以免造成砂輪破碎傷人事故。
